Transferência de Calor em Estado Estacionário em Esferas sem Geração
Condições operacionais:
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Determine: A temperatura em e;
Determine: A temperatura em e;
Passo 1
O problema descreve transferência de calor em regime permanente através de um sistema esférico composto por:
– Um fluido interno à temperatura de bulk e coeficiente convectivo interno
atuando na superfície de raio
.
– Uma casca esférica interna de condutividade térmica entre
e
.
– Uma casca esférica externa de condutividade térmica entre
e
.
– Convecção externa com coeficiente em contato com ambiente a
.
– Um fluido interno à temperatura de bulk
– Uma casca esférica interna de condutividade térmica
– Uma casca esférica externa de condutividade térmica
– Convecção externa com coeficiente
Queremos encontrar a temperatura na face interna da casca (ponto “a” em
) e na face externa (ponto “b” em
). Para isso, montamos as resistências térmicas em série (convecção interna, condução nas duas camadas esféricas e convecção externa), calculamos o fluxo
e depois obtemos as quedas de temperatura em cada resistência.
Passo 2
Calcular a resistência convectiva interna em
:
Passo 3
Calcular a resistência de condução na casca interna (
, entre
e
):
Passo 4
Calcular a resistência de condução na casca externa (
, entre
e
):
Passo 5
Calcular a resistência convectiva externa em
:
Passo 6
Somar as resistências e determinar o fluxo térmico:
Passo 7
Encontrar a temperatura na superfície interna da casca (ponto “a”,
):
Passo 8
Encontrar a temperatura na superfície externa da casca (ponto “b”,
):
pode-se subir em duas etapas, mas direto temos
pode-se subir em duas etapas, mas direto temos
Resposta
Temperatura na face interna da casca (ponto a):
Temperatura na face externa da casca (ponto b):
Temperatura na face externa da casca (ponto b):